题目内容
甲醇是一种可再生燃料。在容积为2L的密闭容器中进行反应:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ,其他条件不变,在300℃和500℃时,物质的量n(CH3OH)-反应时间t的变化曲线如图所示。
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(1)该反应的△H 0 (填>、<或=)
(2)300℃时,0-t1 min内 CH3OH的平均生成速率为
(3)若要提高甲醇的产率,可采取的措施有_________ 。(填字母)
A.缩小容器体积 B.降低温度
C.升高温度 D.使用合适的催化剂
E.甲醇从混合体系中分离出来
(4)300℃时,CO、H2的起始物质的量分别为2mol和3mol,若图中n1数据为0.5mol,试计算300℃下,该反应的平衡常数(写出计算过程,保留两位有效数字)
(5)工业上也可以用CO2和H2反应制得甲醇。在2×105Pa、300℃的条件下,若有440g CO2与H2恰好完全反应生成甲醇和水,放出495kJ的热量,试写出该反应的热化学方程式 。
【知识点】化学平衡的移动、化学平衡的计算、热化学方程式的书写 G2 F2
【答案解析】
(1)< (2)n1/2t1 mol·L-1·min-1 (3)ABE
(4) CO(g)+2H2(g)
CH3OH
起始物质的量浓度(mol·L-1) 1.0 1.5 0
转化物质的量浓度(mol·L-1) 0.25 0.5 0.25
平衡物质的量浓度(mol·L-1) 0.75 1.0 0.25
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(5)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.5KJ/mol
解析:(1)根据图像500℃比300℃平衡时甲醇的物质的量小,说明升高温度平衡向逆向移动,正反应是放热反应,该反应的△H<0;
(2)300℃时,0-t1 min内 CH3OH的平均生成速率为:
mol·L-1·min-1
(3)若要提高甲醇的产率,也就是使平衡正向移动,可采取的措施有:加压、降温、减小甲醇的浓度,而升高温度平衡逆向移动,甲醇的产率降低,使用催化剂平衡不移动。所以选ABE。
(4)利用三段式计算平衡时反应物及生成物的浓度,代入平衡常数表达式即可。
(5)根据440g CO2与H2恰好完全反应生成甲醇和水,放出495kJ的热量,计算44g CO2与H2恰好完全反应生成甲醇和水,放出49.5kJ的热量,该反应的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.5KJ/mol
【思路点拨】本题考查了化学平衡的移动、化学平衡的计算、热化学方程式的书写,难度不大。
)磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池,其基本组成和反应原理如下。
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(1)在改质器中主要发生的反应为_______________________________
(2)移位反应器中CO(g)+H2O (g)
CO2 (g)+H2(g) ,在一定温度下,在1L容器中发生上述反应,各物质的物质的量浓度变化如下表:
| t/min | COmol/L) | H2O(mol/L) | CO2(mol/L) | H2(mol/L) |
| 0 | 0.2 | 0.3 | 0 | 0 |
| 2 | n1 | n2 | n3 | 0.1 |
| 3 | n1 | n2 | n3 | 0.1 |
| 4 | 0.09 | 0.19 | 0.11 | 0.11 |
①此温度下,该反应的平衡常数为________
②反应在3~4 min之间,氢气的物质的量增多的原因可能是 (填代号)
A.充入水蒸汽 B.升高温度 C.使用催化剂 D.充入氢气
(3)磷酸燃料电池负极排出的气体主要是___ __,
该电池正极的电极反应为_ _ __。
(4)磷酸燃料电池的电极上镀了铂粉,这样做的目的,除了起到更好的导电作用外,还具备的作用是 。
(5)总体看来,整个体系中能量来自与CxHy与空气的反应,假设CxHy为辛烷,且
已知辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol-1,请写出辛烷燃烧热的热化学方程式 。